«Расчетное задание», дисциплина ЭМИ. 3 курс, группы ТФ-9,10,11,12,13 и 14

Задание N1

Раздел "Методы измерения температуры"

Задача № 1

Вариант 1. Температура (Т = 400 °С) жидкости, текущей в трубопроводе, измеряется стеклянным ртутным термометром. Опишите конструкцию этого термодатчика и приведите его схему. Оцените давление, которое поддерживается над мениском ртути с помощью газообразного азота, используемого в указанном термодатчике.

Вариант 2. Определите верхний предел температуры Т, которую может иметь жидкость, текущая в трубопроводе. Температура измеряется ртутным стеклянным термометром со следующими характеристиками: азот, заполняющий капилляра термометра над мениском ртути, имеет давление Р = 0.6 МПа.

Задача № 2

Определить коэффициент ослабления А поглощающего стекла оптического пирометра, если известно, что температура T₁ абсолютно черного тела, измеренная по шкале пирометра без применения поглощающего стекла, уменьшилась до Т₂ при введении поглощающего стекла. От каких физических свойств зависит коэффициент А?

Вариант 1 для условий по температурам:

Т₁ = 1810 С, Т₂ = 820С.

Вариант 2 для условий по температурам:

Т₁ = 1900 С, Т₂ = 720С.

Задача № 3

Определить температуру Т рабочего вещества при условиях, когда с помощью термопары были получены следующие данные.

Вариант 1 для показаний потенциометра и термометра, измеряющего температуру холодных спаев.

Показание потенциометра, включенного в цепь хромель – копелевой (ХК) термопары, составило Е_ХК (Т, 25.0°С) = 32,3 мВ. Температура холодных спаев равнялась 25.0°С.

Вариант 2 для показаний потенциометра и термометра, измеряющего температуру холодных спаев.

Показание потенциометра, включенного в цепь хромель – алюмелевой (ХА) термопары, составило Е_ХА (Т, 37°С) = 22.8 мВ. Температура холодных спаев равнялась 37 ^°С.

Задача № 4

Цепь термопарного термодатчика (Рис. 1) составлена из рабочих термоэлектродов (A,B), удлинительных термоэлектродов (C, D) и медных проводов E. Температура горячего спая равна Т₁, температура в месте подключения удлинительных электродов (контакты 2,2’) равна Т₂, температура Т₃ холодных спаев (контакты 3,3’) равна 20^°С. Нарисовать эквивалентную электрическую схему термодатчика. Оценить показание потенциометра U в заданных условиях и двух комбинациях (а,б) удлинительных электродов.

При определении термоЭДС Е_αβ(Т,0°С) использовать стандартные функции преобразования Е_αN (Т,0°С) и Е_βN (Т,0°С), где N – нормальный электрод из платины.

Для расчета принять, что для материалов (манганин и константан) Е_ХN (Т,0°С) меняется линейно в интервале 0…100 ⁰С. Оценить показание потенциометра U при условии, что рабочие электроды A и B протянуты от точки 1 до точек 3 и 3’ без использования материалов C и D.

А 2 Т₂ С 3 Т₃ E

U

Т₁ 1

В

2’ Т₂ D 3’ Т₃ E

Рис. 1. Компоновка термопарного термодатчика

Вариант 1 термочувствительных материалов и температур.

A – хромель; B – копель; Т₁ = 600 °С; Т₂ = 100 °С, комбинации дополнительных проводов: а) C– манганин; D – константан; б) C – константан; D – манганин.

Вариант 2 термочувствительных материалов и температур.

A – платинородий; B – платина; Т₁ = 1000°С; Т₂ = 100 °С, комбинации дополнительных проводов: а) C – манганин; D – константан; б) C – константан; D – манганин.

Задача № 5

Спроектировать средство измерения (СИ), содержащее термодатчик и автоматический регистрирующий прибор. Выбрать термочувствительные материалы для термодатчика и соответствующий автоматический регистрирующий прибор. Диапазон работы проектируемого СИ должен составлять 100 – 750 °С. Нарисовать электрическую схему СИ. Привести расчетное уравнение, которое связывает выходной параметр термодатчика (Е_АВ или R_T) и параметры электрической схемы регистрирующего прибора. Указать характеристики погрешности проектируемого СИ. Описать метод измерения температуры.

Вариант 1: термодатчиком является термопара.

Вариант 2: термодатчиком является терморезистор.

Граничные условия по выбору варианта

Вариант 1 Задания N1 делается студентами Подгруппы 1 (первая половина группы).

Вариант 2 Задания N1 делается студентами Подгруппы 2. вторая половина группы).